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AB Aurigae : la formation d'une planète en direct ?

ActualitéClassé sous :Astronomie , AB Aurigae , projet Lyot

Une équipe d'astronomes de l'American Museum of Natural History vient d'utiliser la coronographie, introduite initialement en physique solaire, pour observer le disque protoplanétaire de l'étoile AB Aurigae. Ils ont localisé une zone où une planète serait en formation juste sous nos yeux.

Une série d'images de AB Aurigae prises par Hubble en 1999. © Nasa Goddard Space Flight Center/P. Kalas

L'étoile AB Aurigae fait l'objet de l'attention de nombreux astrophysiciens depuis environ une dizaine d'années. Elle a été observée par les télescopes Hubble, Subaru et même avec l'interféromètre du Plateau de Bure de l'Institut de Radioastronomie Millimétrique (Iram). Située à environ 470 années-lumière, cette très jeune étoile, âgée de un à trois millions d'années, est de type Herbig Ae et sa masse est d'environ deux fois celle du Soleil. Elle est entourée d'un cocon de gaz et de poussières et possède même un disque protoplanétaire. Depuis plusieurs années, les chercheurs pensent que AB Aurigae est un laboratoire idéal pour nous montrer comment un disque de gaz et de poussière épais devient un disque mince beaucoup moins riche en gaz mais dans lequel des planétésimaux commencent à former des planètes.


Figure 1. Cliquez pour agrandir. Le disque protoplanétaire de AB Aurigae observé par coronographie en 2004 avec Subaru. Notez la structure en spirale et l'échelle : la barre jaune en bas à gauche de l'image de droite indique une distance correspondant à 1 seconde d'arc, représentant 144 Unités Astronomiques (1 UA vaut environ 150 millions de kilomètres).

Aujourd'hui, l'astrophysicien Ben R. Oppenheimer et ses collègues observent le disque de AB Aurigae en utilisant la même technique que celle déjà employée par le télescope japonais Subaru au sommet du Mauna Kea à Hawaï. Il s'agit d'une technique introduite au début des années 1930 par l'astronome français Bernard Lyot, la coronographie.

L'idée de base est simple, consistant à réaliser un instrument qui permette de faire des observations équivalentes à celles que l'on peut faire de la couronne solaire lors d'une éclipse. La conception de l'instrument, elle, n'est pas simple. Il faut en effet analyser finement les processus de diffraction et de réflexion causés par l'introduction d'un cache dans une lunette afin de former une image acceptable. Cela revient aussi, dans le cas du Soleil, à séparer la lumière en provenance de la couronne solaire de celle diffractée par le bord de l'objectif principal. Il est facile de comprendre que cette technique peut être employée pour observer un disque protoplanétaire proche d'une étoile et originellement noyé dans la lumière de celle-ci.

C'est précisément le but des astronomes engagés dans le Lyot Project, comme Ben R. Oppenheimer, qui utilisent le télescope US Air Force AEOS (Advanced Electro Optical System). Situé à l'Air Force Maui Optical Station sur le volcan Haleakala à Maui, AEOS est l'un des systèmes d'optique adaptative le plus performant du monde. Son miroir déformable de 3,63 mètres de diamètre est commandé par 941 vérins pilotés par ordinateur et qui en modifient en permanence la forme pour corriger les distorsions des images causées par la turbulence atmosphérique. 

Figure 2. Une zone noire en forme de fer à cheval avec un point rouge apparaît sur un zoom de l'image prise avec un coronographe. Il s'agirait d'une zone appauvrie en poussières, gaz et débris dans le disque entourant AB Aurigae et mise en évidence par la technique de coronographie. L'explication le plus probable est que le point rouge est une exoplanète ou une naine brune en cours de formation. Crédit : The Lyot Project

En regardant de plus près les dernières images de AB Aurigae, les chercheurs du Lyot Project ont découvert qu'il existait une zone appauvrie en gaz et en poussières dans le disque protoplanétaire de l'étoile comme le montre la figure 2. Mieux, à l'intérieur de cette zone, la densité de poussières et de gaz augmente à nouveau.

L'interprétation la plus simple de ces observations est que l'on est en présence d'une planète en formation accrétant du gaz et de la poussière et donc faisant le ménage autour d'elle. Il pourrait aussi s'agir d'une naine brune, ni vraiment une étoile ni tout à fait une géante gazeuse. Pour être sûr de sa nature, il faudrait déterminer la masse de l'objet et vérifier qu'il dépasse bien une dizaine de fois la masse de Jupiter. Certains arguments théoriques, cependant, rendent peu crédible la formation d'une naine brune dans un disque protoplanétaire comme le rappelle Oppenheimer, mais il faudra peut-être justement revoir la copie à ce sujet.

En attendant, les recherches continuent et ne devraient pas tarder à nous fournir de nouvelles lumières sur le processus de genèse de notre propre système solaire.

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